PCB技術 - PCB基板設計インピーダンス整合と0 Ohm抵抗

pcb基板において、インピーダンス整合

インピーダンス整合とは、信号源または伝送路と負荷との間の適切な組み合わせを意味する。アクセス方式によるインピーダンス整合にはシリアルとパラレルの2つの方式があり、信号源周波数インピーダンス整合によって低周波と高周波の2種類に分けることができる。

＊pcb基板において、高周波信号は一般的にシリアルインピーダンス整合を用いている

シリアル抵抗の抵抗値は20 ~ 75Ωで、抵抗値の大きさは信号周波数に比例し、PCB基板の引き廻し幅に反比例する。組み込みシステムでは、一般的に周波数が20 M以上の信号であり、PCBの引き廻し長さが5 cm以上の場合には、システム内のクロック信号、データ、アドレスバス信号などのシリアル整合抵抗が加算されます。シリアル整合抵抗の役割は2つあります。

1. 高周波ノイズおよびエッジオーバーシュートを低減します。1つの信号のエッジが非常に急勾配であると、高周波成分が多く含まれ、放射干渉が発生し、またオーバーシュートも発生しやすくなります。直列抵抗と信号線の分布容量、負荷入力容量などはRC回路を形成し、信号エッジの急峻さを低下させる。

2. 高周波反射と自励発振を低減する。信号の周波数が高いと信号の波長が短くなり、伝送路の長さと比較できるほど波長が短いと、反射信号が元の信号に重畳すると元の信号の形状が変わります。伝送路の特性インピーダンスが負荷インピーダンスと等しくない（すなわち不整合）場合、負荷端で反射し、自励発振を引き起こす。PCBボード内を引き廻す低周波信号は直接接続すればよく、一般的にシリアル整合抵抗を加える必要はない。

＊並列インピーダンス整合は「終端インピーダンス整合」とも呼ばれる

一般的に入出力インタフェース端で使用され、主に伝送ケーブルとのインピーダンス整合を指す。例えば、LVDSとRS 422/485が使用する5種類のツイストペア線の入力端子整合抵抗は100 ~ 120Ω、ビデオ信号に使用される同軸ケーブルの整合抵抗は75Ωまたは50Ωであり、フラットケーブルを使用すると300Ωである。並列整合抵抗の抵抗値は伝送ケーブルの誘電体と関係があり、長さに関係なく、信号の反射を防止し、自励発振を減らすことが主な役割である。

特筆すべきは、インピーダンス整合はシステムのEMI性能を高めることができる。また、インピーダンス整合を解決するには、直列/並列抵抗を使用するほか、Ethernetインタフェース、CANバスなどの典型的な例として変圧器を使用してインピーダンス変換を行うことができます。

＊0 Ohm抵抗

1.簡単なのはジャンパ用で、もしある回路が使わなければ、直接この抵抗を溶接しなければいい（外観に影響しない）。

2.整合回路パラメータが不確定な場合、ゼロオームで置換し、実際にデバッグする場合、パラメータを確定し、具体的な数値の素子で置換する。

3.ある回路の動作電流を測定したい場合、0 Ohm抵抗を取り除き、電流計を接続することができ、これにより電流を測定するのに便利である。

4.配線時に、どうしても布が通れなくなったら、ゼロオームの抵抗を加えてブリッジの役割を果たすこともできる。

5.高周波信号ネットワークにおいて、インダクタンスまたは容量（インピーダンス整合作用を果たし、ゼロオーム抵抗にもインピーダンスがある）として働く。インダクタンスの役割を果たすには、主にEMCの問題を解決することが重要です。

6.単点接地、例えばアナログ的にデジタル地の単点と接地する。

7.回路を配置し、ジャンパ線とダイヤルスイッチの代わりにすることができる。ユーザーが勝手に設定して誤解を招きやすい場合があり、メンテナンス費用を減らすために、ジャンパなどの代わりにゼロオーム抵抗を板に溶接する。

8.システム調整試用、例えばシステムをいくつかのモジュールに分け、モジュール間の電源と地上用0 Ohm抵抗を分け、調整段階で電源または地上短絡を発見した場合、0 Ohm抵抗を取り除くことで検索範囲を縮小することができる。

これらの機能は、代わりに「ビーズ」を使用することもできます。0 Ohm抵抗と磁石ビーズは機能的には少し似ているが、本質的な違いがあり、前者はインピーダンス特性を呈し、後者はインピーダンス特性を呈している。磁気ビーズは一般的に電源と地上ネットワークに用いられ、フィルタリング作用がある